23氧化还原反应的基本概念及配平教案解析版

1第二章物质的组成、分类及其变化第3讲氧化还原反应基本概念及配平考纲要求：1.了解氧化还原反应的基本概念。2.了解氧化还原反应的本质是电子转移。3.了解常见的氧化还原反应。4.掌握氧化还原反应的配平。考点一|氧化还原反应的相关概念及其表示方法[教材知识层面]1．本质和特征2．反应关系3．电子转移的表示方法请分别用单线桥法和双线桥法表示Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目：(1)双线桥法：(2)单线桥法：4．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系2[高考考查层面]命题点1氧化还原反应的概念辨析破解氧化还原反应概念题的“两个关键”(1)理清知识线索：(2)明确方法思路：找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步，特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清元素化合价的变化情况。[典题示例]1．判断正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。(1)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。()(2)金属阳离子一定只具有氧化性。()(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。()(4)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂。()(5)某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原。()(6)置换反应都是氧化还原反应，化合反应不都是氧化还原反应。()(7)CaO2与水发生氧化还原反应时，CaO2只作氧化剂。()(8)NaHCO3＋H2===HCOONa＋H2O，该储氢过程中，NaHCO3被氧化。()解析：氧气变臭氧、石墨变金刚石，均有单质参与和生成，但是没有化合价的变化，不是氧化还原反应，(1)错；Fe2＋处于中间价态，既可被氧化为Fe3＋，也可被还原为Fe，即同时具有氧化性和还原性，(2)错；2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，被氧化和被还原的元素都是氧元素，而且CO2既不是氧化剂，也不是还原剂，故(3)、(4)错误；CaO2与水发生氧化还原反应时，CaO2既是氧化剂又是还原剂，(7)错；储氢过程中，C3的化合价降低，NaHCO3被还原，(8)错。答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√(7)×(8)×2.某种飞船以N2H4和N2O4为动力源，发生反应：2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，反应温度可高达2700℃，对于该反应，下列说法正确的是()A．该反应属于置换反应B．N2H4是氧化剂C．N2O4是还原剂D．N2既是氧化产物又是还原产物解析：选D该反应的反应物中无单质，不属于置换反应；该反应实际上是不同价态的氮元素之间发生的归中反应，N2H4是还原剂，N2O4是氧化剂，N2既是氧化产物又是还原产物。命题点2氧化还原反应中电子转移的分析方法[典题示例]1．判断下列化学方程式中电子转移方向、数目表示的正误。(1)()(2)()(3)()(4)()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√2．下列对反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO的说法中正确的是()A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂D．若有6molNO2参与反应时，有3mol电子发生转移解析：选A根据方程式及反应前后氮元素的化合价升降可知：氧化剂与还原剂的质量比为1∶2，A正确；氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，B错误；NO2既是氧化剂又是还原剂，C错误；若有6molNO2参与反应，则转移电子4mol，D错误。4[方法技巧]分析氧化还原反应中电子转移数目的关键——标出元素化合价(1)基本方法：先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。(2)熟记常见元素的化合价：一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银；二价氧、钙、钡、镁、锌；三铝、四硅、五价磷；说变价也不难，二三铁、二四碳、二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。(3)明确一些特殊物质中元素的化合价：CuFeS2：Cu＋2、Fe＋2、S－2；K2FeO4：Fe＋6；Li2NH、LiNH2、AlN：N－3；Na2S2O3：S＋2；MO＋2：M＋5；C2O2－4：C＋3；HCN：C＋2、N－3；CuH：Cu＋1、H－1；FeOn－4：Fe＋8－n；Si3N4：Si＋4、N－3。[考点达标层面]1．在硫酸铁电化浸出黄铜矿精矿工艺中，有一主要反应：CuFeS2＋4Fe3＋===Cu2＋＋5Fe2＋＋2S，反应结束后，经处理获得单质硫xmol。下列说法正确的是()A．反应中硫元素被氧化，所有铁元素均被还原B．氧化剂是Fe3＋，氧化产物是Cu2＋C．反应中转移电子的物质的量为xmolD．反应结束后，测得溶液中三种金属离子的总物质的量为ymol，则原Fe3＋的总物质的量为(y－x)mol解析：选DCuFeS2中Cu、Fe均为＋2价，S为－2价，，Fe3＋为氧化剂，CuFeS2为还原剂，S为氧化产物，A、B错误。生成xmol单质硫时转移2xmol电子，C错误。生成xmol单质硫，则参加反应的Fe3＋的物质的量为2xmol，生成n(Cu2＋)＝12xmol，n(Fe2＋)＝52xmol，溶液中剩余n(Fe3＋)＝y－12x－52x＝(y－3x)mol，则原Fe3＋的总物质的量n(Fe3＋)＝(y－x)mol。2．某一反应体系中有反应物和生成物共5种物质：S、H2S、HNO3、NO和H2O。已知水是反应产物之一。(1)该反应中的还原剂是________。(2)该反应中的还原产物是________。(3)写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。(4)若反应过程中转移了0.3mol电子，则生成水的质量是________。解析：HNO3为常见的氧化剂，H2S为常见的还原剂，则NO为还原产物，S为氧化产物。S元素由－2价升高到0价，N元素由＋5价降到＋2价，运用得失电子守恒规律和观察法可配平化学方程式。由(3)中的5化学方程式可知，当生成4molH2O时，转移6mol电子，所以当转移0.3mol电子时，生成0.2molH2O，质量为3.6g。答案：(1)H2S(2)NO(3)(4)3.6g考点二|常见的氧化剂和还原剂[教材知识层面]1．常见氧化剂常见氧化剂包括某些活泼的非金属单质、元素处于高价时的物质、过氧化物等。如：氧化剂——Cl2浓硫酸HNO3KMnO4↓↓↓↓↓还原产物—Cl－SO2NONO2Mn2＋2．常见还原剂常见还原剂包括活泼的金属单质、某些活泼的非金属单质、元素处于低价态时的物质等。如：还原剂————————ZnH2CO↓↓↓↓氧化产物———————Zn2＋H2OCO23．具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性具有中间价态物质氧化产物还原产物Fe2＋Fe3＋FeSO2－3SO2－4SH2O2O2H2O注：Fe2＋、SO2－3主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。[高考考查层面]命题点1氧化性、还原性的概念理解及判断1．理解氧化性、还原性概念要注意6(1)氧化性、还原性表示物质是否具有得失电子的能力，能得电子即具有氧化性，能失电子即具有还原性。(2)具有氧化性，能得电子，不一定是氧化剂，反之，具有还原性也不一定是还原剂。2．判断物质的氧化性、还原性的主要依据是化合价(1)含有最高价元素的物质具有氧化性；(2)含有最低价元素的物质具有还原性；(3)含有中间价态元素的物质既具有氧化性，又具有还原性。[典题示例]1．下列说法正确的是()A．强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应B．含最高价元素的化合物一定只表现强氧化性C．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性D．具有氧化性的物质一定是氧化剂解析：选A强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应，如浓硫酸和CO不反应，A正确；含最高价元素的化合物不一定只表现强氧化性，如稀硫酸只表现弱氧化性，B不正确；Fe2＋既具有氧化性，又具有还原性，C不正确；具有氧化性的物质不一定是氧化剂，氯气和碱反应时，既是氧化剂，又是还原剂，D不正确。2．下列各组物质中只具有还原性的是()A．F－、CO2、NaB．Na、I－、ZnC．Fe3＋、SO2－4、NO－3D．Fe3＋、O2、H2O2解析：选BNa、Zn是金属单质，只具有还原性，I－处于碘元素的最低化合价，只具有还原性。命题点2物质氧化性、还原性强弱的判断及应用物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子的难易，与得失电子的数目无关。如Al被氧化时产物为Al3＋，失去3个电子，而Na被氧化时产物为Na＋，只失去1个电子，但还原性Na＞Al。1．依据反应原理判断(还原性强)(氧化性强)(氧化性较弱)(还原性较弱)氧化性：氧化剂＞氧化产物还原性：还原剂＞还原产物2．依据金属、非金属的活动性顺序判断73．依据反应条件及反应的剧烈程度判断反应条件要求越低，反应越剧烈，对应物质的氧化性或还原性越强，如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。如2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Mg＋2H2O△,Mg(OH)2＋H2↑由上述反应条件的不同，可判断还原性：Na＞Mg。4．依据相同条件下氧化还原反应的程度判断①不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：根据2Fe＋3Cl2点燃,2FeCl3，Fe＋S高温,FeS，可以推知氧化性：Cl2＞S。②不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如：根据Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，3Zn＋2Fe3＋===3Zn2＋＋2Fe，可以推知还原性：Zn＞Cu。5．依据反应物本身所处的状态判断反应物(氧化剂或还原剂)本身的浓度越大，温度越高，相应的氧化性或还原性越强。如：氧化性：HNO3(浓)＞HNO3(稀)，HNO3(热、浓)＞HNO3(冷、浓)。[典题示例]1．已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是()A．Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋B．Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋C．Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋D．Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋解析：选A在氧化还原反应中还原剂的还原性比还原产物的还原性强。由方程式可知，还原性：Fe2＋＞Ce3＋；Sn2＋＞Fe2＋。2．硫氰[(SCN)2]的化学性质和卤素(X2)类似，称为拟卤素，如(SCN)2＋H2O===HSCN＋HSCNO，它们的阴离子的还原性强弱为Cl－＜Br－＜SCN－＜I－。下列说法不正确的是()A．Cl2可以与KSCN溶液反应B．(SCN)2可以与KI溶液反应C．KSCN溶液可以与FeCl3溶液反应D．(SCN)2可以与KBr溶液反应8解析：选D阴离子的还原性强弱顺序为Cl－＜Br－＜SCN－＜I－，故对应分子的氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞(SCN)2＞I2，故(SCN)2不能将Br－氧化，D错误。3．物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质：①Cu与HNO3溶液②Cu与FeCl3溶液③Zn与H2SO4溶液④Fe与FeCl3溶液，由于浓度不同而能发生不同氧化还原反应的是()A．①③B．③④C．①②D．①③④解析：选ACu与HNO3反应时，Cu与浓HNO3反应产生NO2，而与稀HNO3反应产生NO，产物不同，Zn与稀H2SO4反应产生H2，而与浓H2SO4反应产生SO2，故选A。[考点达标层面]1．在常温下发生下列反应：(1)16H＋＋10Z－＋2XO－4===2X2＋＋5Z2＋8H2O(2)2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－(3)2B－＋Z2===B2＋2Z－根据上述反应，判断下列结论中错误的是()A．溶液中可能发生反应：Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－B．Z2在(1)、(3)反应中作还原剂C．氧化性强弱顺序为XO